[发明专利]车铣横梁直线导轨仿形装置和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备制造,大型立式车铣中心的横梁直线导轨仿形装置和制造方法。

背景技术

立式车铣中心的横梁变形补偿现阶段主要有三种结构。第一种是采用加大横梁截面刚性减少横梁导轨变形；第二种是采用卸荷梁结构抵消横梁主导轨的变形；第三种是滑动导轨采用横梁反重力变形结构以抵消由于重力带来的横梁导轨变形。

现今三种结构各有利弊。第一种由于采用加大横梁截面刚性结构，虽然增加了横梁截面的刚性，但同时也增加了横梁的外形尺寸及重力，因此此类结构比较适用于横梁固定形式机床，而对于横梁垂直运动的机床是不适用的；第二种采用卸荷梁结构，通过采用卸荷梁可以抵消由滑板套件重力引起的横梁主导轨的变形，但无法补偿横梁本身的重力变形，因此一方面要增加卸荷梁的结构，另一方面仍需适当加大横梁截面的刚性；第三种采用滑动导轨横梁反重力变形结构，就是在加工横梁主导轨面之前，通过分析软件进行有限元分析，按照分析出的数据要求，设计出横梁导轨载荷形变后的仿形曲线，将横梁导轨面按照预先设计出的仿形曲线反方向地加工出仿形曲面，该曲线弧度与横梁受力变形后的弧度相同、方向相反，以抵消横梁自重及滑板套件重力导致的横梁主导轨面的变形，此种结构不仅从结构上简化了横梁的设计复杂度，同时还不需要为重力变形增加横梁的刚性，但此种结构在加工时需要仿形加工，由于滑动导轨对导轨表面光洁度要求较高，一般必须通过磨削加工才能达到，而国内现阶段导轨磨床无法实现数控仿形加工的功能，只能依靠龙门铣床精铣来实现以铣带磨的功能，因此在实际生产中只有少量静压导轨横梁使用此种技术，实用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，便于生产加工，高精度的车铣横梁直线导轨仿形装置和制造方法。

车铣横梁直线导轨仿形装置，包括横梁主体、直线滚动导轨、滑板套件，机床横梁X轴最大速度为16000mm/min，其特征在于横梁主体上两平行导轨把合面和导轨定位面为机加制出的反向仿形曲面，通过固定螺钉和压紧块将滚动直线导轨与横梁主体导轨面紧固成一体,增加螺钉及压紧块的数量保证滚动直线导轨与横梁导轨仿形曲面紧密贴合；滚动直线导轨的滑动块由螺钉把合在滑板套件上，滚动直线导轨与滑动块间有阻尼块。

车铣横梁直线导轨仿形装置的制造方法：其特征在于对装配滑枕套件的横梁进行受力分析，根据滑板套件和与之接触的导轨把合面和定位面的尺寸及重心位置，计算出导轨把合面和定位面所承受的力矩，通过计算横梁导轨面受力方向及大小确定后，对横梁进行有限元分析，将横梁三维模型导入ANSYS软件，并对横梁每隔200mm测量一次变形量，实测变形量得出两个导轨各自把合面和定位面的变形数值；指导数控龙门铣床加工，将铸件横梁主体的直线导轨把合面制成仿形曲面；直线导轨采用进口滚动直线导轨，按照横梁导轨基面的仿形曲线，通过固定螺钉和压紧块将滚动直线导轨与横梁主体导轨面紧固成一体,增加螺钉及压紧块的数量保证滚动直线导轨与横梁导轨仿形曲面紧密贴合。

本发明的方法是通过对横梁主体的仿形加工来抵消横梁自重及滑板套件重力对横梁导轨造成的导轨变形现象。该曲线弧度与横梁受重力变形后的弧度相同，方向相反,以抵消横梁自重及滑板套件重力导致的横梁主导轨面的变形。

本发明的横梁直线导轨仿形装置应用到大型立式车铣中心的横梁上，提高了机床的工作精度，简化了机床的设计结构，以铣削替代磨削，降低了机床横梁的加工难度和制造成本，缩短了机床的制造周期。

附图说明

图1是车铣横梁直线导轨仿形装置截面示意图；

图2是铸件横梁的仿形加工面示意图；

图3是滑枕套件结构示意图；

图4是滑枕整体对横梁产生变形作用力模型图；

图5是设计为横梁导轨面所需要加工的曲线图；

图6是对铸件横梁机加时支撑位置示意图；

图7是直线导轨安装图 。

具体实施方式

车铣横梁直线导轨仿形装置主要包括横梁主体1、滑板套件2及直线滚动导轨3，见图1。通过对横梁主体1导轨面的仿形加工来抵消横梁自重及滑板套件重力对横梁导轨造成的重力下垂现象。

横梁主体1铸件的仿形加工，见图2中，a、b、c、d四个面为直线导轨的定位面和把合面，此四个面需要进行仿形加工，加工时又称为加工面。

具体实施过程如下：

一、        横梁仿形曲线的建立